Объединение компьютеров в локальную сеть презентация

Что такое компьютерная сеть?
Компьютерная сеть – это группа компьютеров, соединённых линиями связи:
электрические кабели
телефонная линия
оптоволоконный кабель (оптическое волокно)
радиосвязь (беспроводные сети, WiFi)
и оснащенных специальным сетевым оборудованием
и сетевым ПО.
Что приобрели?
совместное использование ресурсов (данные, программы, внешние устройства)
электронная почта
быстрый обмен информацией между компьютерами
Что потеряли?
финансовые затраты (техника, программное обеспечение)
снижение безопасности (вирусы, шпионаж)
нужен специалист по обслуживанию (системный администратор)

К основным характеристикам сетей относятся:
Пропускная способность – максимальный объем данных, передаваемых сетью в единицу времени. Пропускная способность измеряется в Мбит/с.
Время реакции сети - время, затрачиваемое программным обеспечением и устройствами сети на подготовку к передаче информации по данному каналу. Время реакции сети измеряется миллисекундах.

Типы сетей по территориальным признакам
Локальные (ЛВС, LAN = Local Area Network) – соединяют компьютеры в одном или нескольких соседних зданиях.
Глобальные (ГВС, WAN — World Area NetWork) - связывают между собой многие локальные сети, а также автономные компьютеры пользователей. Размеры глобальных сетей не ограничены (общемировые), например, Интернет.
Региональные – соединяют компьютеры в пределах одного региона: города, области, края, страны.
Корпоративные – соединяют компьютеры одной фирмы, возможно в разных городах.
Муниципальные (общегородские) – сети органов управления (полиция, паспортный стол, и т.д.).

Локальная сеть
Локальная сеть объединяет компьютеры установленные в одном помещении (учебный класс, офис и т.п.), в одном здании или в нескольких близко расположенных зданиях.
Обычно компьютеры локальной сети расположены на расстоянии не более одного километра. При увеличении расстояния используется специальное оборудование.

Состав локальной сети
Компьютеры
Кабели
Узловые устройства

Локальные сети по способу взаимодействия компьютеров подразделяются на:
одноранговые;
сети с выделенным сервером (двухранговые).

Локальные сети
Одноранговые сети - все компьютеры равноправны (могут выступать и в роли сервера, и в роли клиента)
Общие устройства могут быть подключены к любому компьютеру в сети.
Операционные системы:
Windows 95 / 98 / 2000 / XP / Vista / 7 и др.

Локальные сети
2. Сети с выделенным сервером
Сервер – компьютер, предоставляющий и распределяющий свои ресурсы (файлы, программы, внешние устройства) в общее использование.
В сервере установлен мощный процессор, большая оперативная и дисковая память, хранится основная часть программного обеспечения и данных сети, которыми могут воспользоваться все пользователи сети.
файловый сервер
сервер печати
почтовый сервер

Локальные сети
2. Сети с выделенным сервером
Клиент (рабочая станция) – компьютер, пользующийся услугами сервера.
В качестве рабочих станций обычно используются менее производительные компьютеры с меньшей дисковой и оперативной памятью.

Технология «клиент-сервер»
Клиент
посылает запрос с заданием
выводит на экран ответ, полученный
от сервера
Сервер
принимает запросы от клиентов и ставит их в очередь
выполняет задание
посылает ответ с результатами
вся обработка данных – на сервере, РС могу быть маломощными
дешевле модернизация
меньше нагрузка на сеть (передаются только нужные данные)
защита устанавливается на сервере (в одном месте)
финансовые затраты (техника, программное обеспечение)
сложная настройка сервера
ответ
запрос
сервер
рабочая
станция

В сетях с выделенным сервером реализуется клиент-серверная технология.
На сервере устанавливается серверное ПО:
серверная операционная система (например: Windows 2003 Server / 2008 Server, Linux, UNIX)
прокси-сервер (обеспечение работы с Интернет рабочих станций);
файл-сервер (обеспечение совместного доступа к файлам);
WEB-сервер (организация Интранет) и т.п.
ПО сетей с выделенным сервером

Специализация серверов:
Файловый сервер;
Сервер прикладных программ;
Сервер баз данных;
Сервер удаленного доступа;
Сервер печати;
Сервер резервного копирования.

На рабочей станции
устанавливается клиентское ПО:
операционная система для рабочих станций; клиентская часть прикладного ПО и т.п.

Наиболее распространены следующие способы соединения компьютеров:
шина (как правило используется для одноранговых сетей);
звезда (используется для любых локальных сетей);
кольцо.
Аппаратное обеспечение сети
Топология компьютерной сети
Топология ЛС – это физическое расположение компьютеров сети относительно друг друга и способ соединения их линиями.

Схема (топология) «общая шина»
Кабель проходит от одного компьютера к другому, соединяя компьютеры и периферийные устройства
простота, малый расход кабеля
легко подключать рабочие станции
при выходе из строя РС сеть работает
при разрыве шины сеть выходит из строя
низкий уровень безопасности
один канал связи, передача по очереди
возможны конфликты (одновременная передача данных)
сложно искать неисправности (непонятно, кто "завесил" сеть)
длина шины ограничена (затухание сигнала)

Схема «звезда»
единый центр управления, конфликты невозможны
высокий уровень безопасности (всё идет через сервер)
на каждой линии только 2 компьютера – проще обмен данными
обрыв кабеля и выход из строя РС не влияет на работу сети
все точки подключение собраны в одном месте (проще ремонт)
если сервер вышел из строя, сеть не работает
большой расход кабеля
ограничение количества клиентов (8 или 16)
размер ограничен
К каждому компьютеру подходит отдельный кабель из одного центрального узла.

Пассивная «звезда»
хаб
(свитч)
РС
РС
РС
РС
сервер
нет центрального компьютера (безопасность???)
если хаб вышел из строя, сеть не работает
большой расход кабеля
обрыв кабеля и выход из строя РС не влияет на работу сети
все точки подключение собраны в месте (проще ремонт)
можно наращивать размер (цепочка хабов)

Схема «кольцо»
при выходе из строя любого компьютера или разрыве линии сеть не работает
низкая безопасность
скорость передачи данных падает при увеличении размеров сети
сложно подключать новую РС
размер сети до 20 км
Каждый компьютер, соединён друг с другом, сигнал, несущий информацию идёт по кругу.

Смешанные схемы
Звездно-шинная
Звездно-кольцевая
хаб

Аппаратура для построения сетей
Сетевые карты (сетевые адаптеры)
Сетевые кабели
коаксиальный
«витая пара»
оптоволоконный
изоляция
проводник (медь)
проводник
оболочка (стекло)
оболочка (пластик)
основное
волокно (стекло)

Компоненты локальной сети
Для организации локальной сети необходимо установить в каждый ПК сетевую плату и соединить все компьютеры с помощью специального кабеля.

Иногда необходимые для связи компьютеров компоненты уже установлены на системной плате и тогда отдельная сетевая плата не нужна.
В этом случае гнездо для сетевого кабеля
расположено на задней стенке системного
блока.

Скорость передачи данных:
коаксиальный – 10 Мбит/с
витая пара – 100 Мбит/с
оптоволоконный – 10 Гбит/с

Характеристики каналов связи

Аппаратура для построения сетей
Хабы (концентраторы) – дублируют полученные данные на все порты.
Свитчи (коммутирующие хабы, коммутаторы) – передают полученные данные только адресату.

Связи между сетями
Мост (bridge) соединяет две локальные сети. Работает как свитч, но имеет свой процессор.
мост
Маршрутизатор (router) пересылает пакеты по специальным правилам – таблицам маршрутизации (из локальной сети в Интернет). Определение кратчайшего пути, обход поврежденных участков.
Вариант: компьютер с двумя сетевыми картами.
… или компьютер

Связи между сетями
Шлюз (gateway) – служит для соединения сетей с разными протоколами (сеть персональных компьютеров и аппаратура).
шлюз

Беспроводные сети
Каналы связи:
радиосвязь, обычно до 100 м (11 Мбит/c, 54 Мбит/с)
инфракрасное излучение (5-10 Мбит/с)
инфракрасные лазеры (до 100 Мбит/с)
проблемы совместимости с другими радиоисточниками
низкая безопасность обмена данными
слабая помехозащищенность
не нужно прокладывать кабель
удобно для пользователей с ноутбуками
дальняя связь – до нескольких тысяч километров
Технология WiFi (Wireless Fidelity)
точка доступа
до 50 компьютеров

Дальняя беспроводная связь
Точка-точка – объединение двух сегментов сети с помощью радиосвязи (направленные антенны).
Звезда – объединение нескольких сегментов сети

Адреса для пересылки данных
В современных сетях используются три типа адресов: физические, числовые и символьные.
Каждый сетевой адаптер, мост, маршрутизатор и другое сетевое оборудование имеет уникальный цифровой аппаратный адрес, называемый физическим, который и используется для адресации в локальной сети. Такой адрес получил название MAC-адреса (Media Access Control — управление доступом к среде). МАС-адрес устройства можно видеть на его тыльной стороне.

Адреса для пересылки данных
Использование числовых адресов (IP-адреса) связано с работой TCP/IP, который является одним из основных протоколов, обеспечивающих доставку информации от источника к адресату.
Символьные адреса или доменные имена предназначены для запоминания пользователями, поэтому обычно несут смысловую нагрузку. Доменное имя — символьное имя, помогающее находить адреса интернет-серверов. Для локальных сетей символьное имя может иметь краткую форму, например: school627PC002 (школа № 627, персональный компьютер № 002)
В современных сетях для адресации узлов применяют, как правило, одновременно все три схемы. Пользователи адресуются к компьютерам символьными именами, которые автоматически заменяются в передаваемых по сети сообщениях на составные числовые адреса. После доставки сообщения в сеть назначения вместо числового адреса может использоваться аппаратный адрес компьютера или другого устройства в сети

Служба доменных имен (DNS)
Служба, которая обеспечивает преобразование символьного адреса (доменного имени) в числовой IP-адрес, называется службой доменных имен (DNS - DomainName Service).
Компьютеры, выполняющие такие преобразования, называются DNS-серверами.
ДОМЕННОЕ ИМЯ (domain - область (англ.)) Доменное имя конкретного компьютера состоит из нескольких частей, разделяемых точкой и читается справа налево (Например: de.ifmo.ru). Доменная система образования адресов гарантирует, что во всем Интернете больше не найдется другого компьютера с таким же адресом. Для доменов нижних уровней можно использовать любые адреса, но для доменов самого верхнего уровня существует соглашение. Самый правый сегмент доменного имени называется доменом верхнего уровня. Он бывает региональным (географическим, например ru – Россия) и тематическим (отражающим вид деятельности организации, например com, gov, edu)

Обмен данными в сетях
Протокол – это набор соглашений и правил, определяющих порядок обмена данными в сети.
В сетях, подключенных к Интернету – протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)
Разбивка на пакеты (до 1,5 Кб):
Контрольная сумма: вычисляется по данным с помощью специального алгоритма.
CRC = Cyclic Redundancy Check

Основные сетевые протоколы стандартизованы Международной организацией стандартов — ISO (International Standard Organization) и поддерживаются всеми производителями сетевого оборудования.
Протоколы устанавливают:
физические и электрические параметры сети;
порядок передачи сигналов при установлении, разрыве связи, обмене информацией;
порядок обнаружения и исправления ошибок при передаче и т. д.

Программное обеспечение сети
Для работы в локальной сети необходимо специальное сетевое программное обеспечение.
В операционной системе Windows
уже имеется всё необходимое для установки сети.

Для организации локальной сети необходимо:
определить имя Рабочей группы;
присвоить каждому компьютеру уникальное в данной Рабочей группе имя и IP-адрес, а также установить адрес маски подсети (в некоторых случаях явный IP-адрес и адрес маски подсети можно не устанавливать).

IP адрес
IP адрес – это уникальный адрес в сети, необходимый для нахождения, передачи и получения информации от одного компьютера (узла) к другому.
IP-адреса используются для идентификации устройств в сети.
Для взаимодействия c другими устройствами по сети IP-адрес должен быть назначен каждому сетевому устройству (в том числе компьютерам, серверам, маршрутизаторам, принтерам и т.д.). Такие устройства в сети называют хостами.

Структура IP-адреса
IP-адрес состоит из четырех частей, записанных в виде десятичных чисел с точками (например, 192.168.1.1). Каждую из этих четырех частей называют октетом.
Октет представляет собой восемь двоичных цифр (например, 11000000, или 192 в десятичном виде).
Таким образом, каждый октет может принимать в двоичном виде значения от 00000000 до 11111111, или от 0 до 255 в десятичном виде.
На рисунке показан пример IP-адреса, в котором первые три октета (192.168.1) представляют собой номер сети, а четвертый октет (16) – идентификатор хоста.

Маски подсети
Маска подсети используется для определения того, какие биты являются частью номера сети, а какие – частью идентификатора хоста (для определения границ подсети).
Маска подсети включает в себя 32 бита.
Зрительно адрес как бы делится на две части. Та часть адреса, которой соответствуют единицы в маске, является идентификатором подсети — или адресом подсети. Обычно её называют "префикс". Вторая часть, которой соответствуют нули в маске — это идентификатор хоста внутри подсети.
Очень часто встречается адрес подсети в таком виде:
192.168.8.0/21 или 255.255.248.0
Когда маршрутизатор прокладывает в сети маршруты для передачи трафика, он оперирует именно префиксами.

Программное обеспечение сети
Данное окно
используется
для установки
имени компьютера
и Рабочей группы

Программное обеспечение сети
Данные окна используются для установки
явного IP-адреса и параметров маски подсети

Данное окно
используется
для установки
уровня доступа
к локальным ресурсам компьютера
Режимы доступа к ресурсам сети

Локальный ресурс. Запрещается доступ к ресурсам компьютера пользователям сети. Для обеспечения доступности локальных ресурсов нужно установить переключатель в положение Общий ресурс.
Общий ресурс. Позволяет использовать ресурсы компьютера (дисковую память и периферийные устройства - принтер, модем) пользователям сети. Для этого, нужно разрешить Открытие общего доступа к папке. При этом требуется определить уровень доступа.
Режимы доступа к ресурсам сети

Режимы доступа к ресурсам сети
Только чтение
Позволяет пользователям сети открывать или копировать файлы и папки.
Полный доступ
Позволяет пользователям сети выполнять все операции над файлами, папками (переносить, удалять, редактировать, переименовать и т.п.).
Доступ, определяемый паролем
Данный режим предоставляет разным категориям пользователей различные права доступа, например, только чтение или полный доступ.

Обязанности системного администратора
разграничение прав доступа пользователей к ресурсам сети
обеспечение защиты информации
предотвращение потери данных в случае сбоя электропитания (рекомендуется использовать источники бесперебойного питания)
периодическое копирование и архивирование данных – для этого используют дополнительные винчестеры (зеркальные, RAID-массивы), стримеры, DVD
замена оборудования в случае выхода из строя сервера или рабочей станции

Контрольные вопросы:
Опишите технологию «клиент-сервер»
Перечислите топологии сетей
Перечислите аппаратное обеспечение:
для построения сети
для соединения сетей
Какие типы адресов используются в сетях для пересылки данных. Кратко пояснить каждый
Что представляет собой доменное имя? Из чего оно состоит?
Что такое DNS?
Что необходимо помимо аппаратных компонентов для работы в локальных сетях (перечислить все составляющие)?
Что такое IP-адрес? Опишите его структуру и приведите пример.
Что такое маска подсети? Приведите пример записи маски.
Охарактеризуйте режимы доступа к ресурсам сети